传统的板料快速气压胀形会不可避免地造成制件壁厚分布不均，正反向气压胀形可以有效地改善壁厚分布并提高制件成形质量，预成形模具设计是正反向气压胀形工艺的关键。本文进行了镁合金正反向快速气压胀形的数值模拟和实验研究。借助MARC有限元分析软件进行了筒形件正反向气压胀形的预成形模具设计，发现预成形模具外围部分轮廓形状采用内直线外圆弧形式时，终成形件的壁厚改善效果最好；补料带材料在正反向胀形时起到补料作用，补料带宽度越大，补料效果越好，但宽度过大时会导致废料增多。基于板料分区域成形假设，提出了一种简单的逆向推算预成形模具设计方法，利用该方法求出模具各部分尺寸后，对于不能确定的尺寸可以借助有限元分析比较来确定，该方法可以作为一种预成形模具优化设计方法。半球件及筒形件正反向快速气压胀形实验表明，预成形模具设计合理时，正反向胀形可以提高镁合金板材的成形能力并改善胀形件的壁厚分布。实验结果与模拟结果吻合良好，验证了有限元分析的准确性。预成形模具轮廓较简单、过渡圆弧面的曲率较小时，反向胀形可以采用较高的气压在较短的时间内完成，从而缩短成形时间。分析了镁合金板材正反向快速气压胀形过程中的微观组织，发现板料在由反向胀形到正向胀形的转变过程中并没有明显的组织损伤，在筒形件的底部及侧壁部分大小晶粒的交界处出现了少量空洞，底部拐角处晶粒经过动态再结晶明显细化，晶粒尺寸较均匀，空洞数量极少，表明提高镁合金板材晶粒尺寸均匀性可以减少空洞数量，提高超塑性成形极限。